JP2983535B1 - Optical scanning device - Google Patents
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Abstract
【要約】
【課題】 第1,2走査レンズをプラスチックにより射
出成形した上、被走査面での像面湾曲が良好に補正さ
れ、温度変化による焦点移動及び偏心、チルト誤差によ
る光学性能の低下を最小化しつつ、レンズ形状が比較的
単純で金型加工及び射出成形が容易な光走査装置を提供
する。
【解決手段】 第1走査レンズ16の第1面16aが回
転対称形非球面に構成されている。第1走査レンズ16
の第2面16bと第2走査レンズ17の第3面17a及
び第4面17bとは主走査方向に回転軸を有する非球面
トーリック面に構成されている。また、前記走査レンズ
16,17の光軸近傍の形状は、主走査方向には第1面
16aから第4面17bまでそれぞれ凹部、凸部、凸
部、凹部に構成され、副走査方向には第1面16aから
第4面17bまでそれぞれ凹部、凸部、凹部、凸部に構
成されている。Kind Code: A1 The first and second scanning lenses are injection-molded from plastic, and the curvature of field on the surface to be scanned is satisfactorily corrected. Provided is an optical scanning device which has a relatively simple lens shape and is easy to mold and injection mold while minimizing. SOLUTION: A first surface 16a of a first scanning lens 16 is formed as a rotationally symmetric aspherical surface. First scanning lens 16
The second surface 16b and the third surface 17a and the fourth surface 17b of the second scanning lens 17 are formed as aspheric toric surfaces having a rotation axis in the main scanning direction. The shapes of the scanning lenses 16 and 17 near the optical axis are concave, convex, convex, and concave, respectively, from the first surface 16a to the fourth surface 17b in the main scanning direction, and are formed in the sub-scanning direction. The first surface 16a to the fourth surface 17b are configured as concave portions, convex portions, concave portions, and convex portions, respectively.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光走査装置に関す
る。より詳しくは、2枚のプラスチックレンズにより構
成された走査光学系を有し、被走査面での像面湾曲が良
好に補正され、温度変化による焦点移動及び偏心、チル
ト誤差による光学性能の低下を最小化し、また、レンズ
形状が比較的単純で、金型加工及び射出成形が容易な光
走査装置に関するものである。[0001] The present invention relates to an optical scanning device. More specifically, it has a scanning optical system composed of two plastic lenses, the curvature of field on the surface to be scanned is corrected well, and the focus movement due to a temperature change, the eccentricity, and the deterioration of the optical performance due to a tilt error are reduced. The present invention relates to an optical scanning device that is minimized, has a relatively simple lens shape, and is easy to mold and injection mold.
【0002】[0002]
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
の光走査装置は、図1に示すように、レーザーダイオー
ド1からの光変調された光束がコリメータレンズ2を経
ながら、平行光になった後、平面の主走査方向に長空形
のスリット3を通過する。スリット3を通過した平行光
束は、正面の副主査方向に屈折能を有するシリンダレン
ズ4に入射する。シリンダレンズ4を通過した後、主走
査方向の光束は平行光として回転多面鏡5の反射面に入
射したのち走査レンズ系6によって偏向される一方、副
走査方向の光束は回転多面鏡5の反射面上に結像された
後、走査レンズ系6によって偏向される。2. Description of the Related Art In a conventional optical scanning device, as shown in FIG. 1, a light beam modulated by a laser diode 1 is converted into a parallel beam while passing through a collimator lens 2. Thereafter, the light passes through a long-slit slit 3 in the main scanning direction of the plane. The parallel luminous flux having passed through the slit 3 is incident on a cylinder lens 4 having a refracting power in the sub-main scanning direction on the front. After passing through the cylinder lens 4, the light beam in the main scanning direction enters the reflecting surface of the rotating polygon mirror 5 as parallel light and is deflected by the scanning lens system 6, while the light beam in the sub-scanning direction is reflected by the rotating polygon mirror 5. After being imaged on the surface, it is deflected by the scanning lens system 6.
【0003】上記シリンダレンズ4の役割は、回転多面
鏡5の各反射面が回転軸に対して傾斜する角度のぶれが
ある場合、被走査面上で光束が結像されるときに副走査
方向にビーム径の位置偏差の発生量を最小にすることに
ある。そして、特開平4−110817号公報では、ぶ
れによる影響を最小にするため、走査レンズ系に主走査
及び副走査方向に互いに異なる曲率半径を有するトーリ
ック面を使用し、副走査方向には、回転多面鏡の反射面
と被走査面7とを光学的な共役関係が成り立つようにす
ることを提案している。[0003] The role of the cylinder lens 4 is that when each reflecting surface of the rotary polygon mirror 5 is deviated at an angle inclined with respect to the rotation axis, a light beam is formed on the surface to be scanned in the sub-scanning direction. Another object of the present invention is to minimize the amount of deviation in beam diameter. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-110817, a toric surface having different radii of curvature in the main scanning direction and the sub-scanning direction is used for the scanning lens system in order to minimize the effect of blurring, and the toric surface is rotated in the sub-scanning direction. It has been proposed that an optical conjugate relationship be established between the reflection surface of the polygon mirror and the scanned surface 7.
【0004】しかし、特開平4−110817号公報で
は、スポットサイズ、リニアリティ等の良好な性能を有
するものの、レンズ面全体がトーリック面に構成されて
いるため、走査レンズ面の偏心及びチルト誤差による光
学性能の低下が予想される。However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-110817 has good performance such as spot size and linearity, but the entire lens surface is formed as a toric surface. Performance degradation is expected.
【0005】また、米国特許4,639,072号は、
被走査面7の近傍にシリンダレンズを配置し、ぶれによ
る性能上の悪影響を防ごうとする技術を開示している。
走査レンズ系は、回転多面鏡によって偏向された光束を
被走査面上に副走査方向に長軸を有する楕円形スポット
を結像させるとともに、f・θ特性、即ち、Also, US Pat. No. 4,639,072 discloses that
A technique is disclosed in which a cylinder lens is arranged near the surface to be scanned 7 to prevent adverse effects on performance due to blurring.
The scanning lens system forms an elliptical spot having a long axis in the sub-scanning direction on the surface to be scanned with the light beam deflected by the rotating polygon mirror, and has f · θ characteristics, that is,
【数1】 を満たす。(Equation 1) Meet.
【0006】しかしながら、回転多面鏡が回転すると
き、偏向面の位置が変わり、上述した光学的な共役関係
が維持されず、副走査方向の結像点が被走査面上で左右
非対称的に示される、という現象が発生する。さらに、
米国特許5,488,502号では、被走査面の近傍に
ある走査レンズとして副走査方向の曲率半径が左右非対
称に形成された変形シリンダレンズを使用し、副走査方
向の被走査面の結像点における位置偏差を最小化する提
案をしている。また、同公報では、従来の光学系に比
べ、偏向面から被走査面までの距離は短いが、特性及び
像面湾曲を良好にするためにレンズ間の距離を大きくす
る結果、ユニットの小型化が困難となる。However, when the rotating polygon mirror rotates, the position of the deflecting surface changes, the above-mentioned optical conjugate relationship is not maintained, and the image forming point in the sub-scanning direction is shown asymmetrically on the surface to be scanned. Occurs. further,
In U.S. Pat. No. 5,488,502, an image of a surface to be scanned in the sub-scanning direction is formed by using a deformed cylinder lens in which the radius of curvature in the sub-scanning direction is asymmetrical as a scanning lens near the surface to be scanned. There is a proposal to minimize positional deviation at points. According to the publication, the distance from the deflecting surface to the surface to be scanned is shorter than that of the conventional optical system, but the distance between the lenses is increased in order to improve the characteristics and the curvature of field. Becomes difficult.
【0007】一般的に、高い光学性能、角度の広角化及
び良好なf・θ特性を維持しつつ、焦点距離(f)と偏
向点から像面までの距離Lの比が、L/f<1.33程
度である場合、ユニットの小型化は可能である。しか
し、被走査面で中心部分より両終端に行くほど、受差補
正が難しく、スポットサイズが大きく形成される問題が
発生し、環境悪化、レンズ製作時の製作誤差及びユニッ
ト配置誤差等によって被走査面の両終端での性能低下が
発生する。Generally, the ratio of the focal length (f) to the distance L from the deflection point to the image plane is L / f <, while maintaining high optical performance, wide angle and good f · θ characteristics. In the case of about 1.33, the size of the unit can be reduced. However, as the distance from the center to both ends of the surface to be scanned increases, it becomes more difficult to correct the difference in reception and the spot size is increased. Performance degradation occurs at both ends of the surface.
【0008】本発明は、上記の問題点を解決すべくなさ
れたものであり、その目的は、第1,2走査レンズをプ
ラスチックにより射出成形した上、被走査面での像面湾
曲が良好に補正され、温度変化による焦点移動及び偏
心、チルト誤差による光学性能の低下を最小化しつつ、
レンズ形状が比較的単純で金型加工及び射出成形が容易
な光走査装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to form the first and second scanning lenses by injection molding of plastic and improve the curvature of field on the surface to be scanned. It is corrected, while minimizing the focus movement and eccentricity due to temperature change, and the decrease in optical performance due to tilt error,
An object of the present invention is to provide an optical scanning device having a relatively simple lens shape and easy mold processing and injection molding.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、レーザーダイオードからの光変調された
光を走査する光源と、前記光源からの走査される光線を
平行光に変えるコリメータレンズと、前記コリメータレ
ンズを経た平行光のなかで走査時必要な一部分のみを通
過させるスリットと、前記スリットを通過した平行光を
副走査方向に収斂させるシリンダレンズと、前記シリン
ダレンズを介しつつ、主走査方向に平行であり、副走査
方向に収斂された光が入射されると、その光が一定の角
度を有する状態で偏向されるように高速に回転される回
転多面鏡と、前記回転多面鏡によって偏向された光線が
入射されると、その光線を主走査及び副走査方向に収斂
させ、被走査面に結像させる走査レンズ系とを備え、前
記走査レンズ系はプラスチック材質の第1走査レンズと
第2走査レンズとの2枚からなり、前記第1走査レンズ
の第1面が回転対称形非球面又は球面である一方、第1
走査レンズの第2面と第2走査レンズの第3面及び第4
面とは主走査方向に回転軸を有する非球面トーリック面
に構成されることをその要旨とする。In order to achieve the above object, the present invention provides a light source for scanning light-modulated light from a laser diode, and a collimator lens for converting the scanned light from the light source into parallel light. A slit that passes only a necessary portion of the parallel light passing through the collimator lens during scanning, a cylinder lens that converges the parallel light that has passed through the slit in the sub-scanning direction, and a main lens that passes through the cylinder lens. A rotating polygon mirror which is parallel to the scanning direction and is rotated at high speed so that when light converged in the sub-scanning direction is incident, the light is deflected at a certain angle; and And a scanning lens system for converging the light beam in the main scanning and sub-scanning directions and forming an image on the surface to be scanned when the light beam deflected by the scanning lens system is incident. It consists of two sheets of the first scanning lens and the second scanning lens sticks material, on a first face of the first scanning lens is rotationally symmetrical aspheric or spherical, first
Second surface of scanning lens, third surface and fourth surface of second scanning lens
The gist of the invention is that the surface is constituted by an aspheric toric surface having a rotation axis in the main scanning direction.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】図2は、本発明の実施形態1にお
ける光走査装置の斜視図であり、図3は、本発明の実施
形態1の光走査装置の平面図及び正面図である。光源1
0からの走査された光線がコリメーティングレンズ1
1、スリット12及びシリンドリカルレンズ13を介し
て、主走査方向には平行に、そして副走査方向には収斂
された状態で回転多面鏡14に入射される。かかる回転
多面鏡14は、入射された光線を等角速度に偏向させ
る。偏向された光線は、走査レンズ系15に走査されつ
つ、以後、収斂された後、被走査面18に焦点を形成す
る。上述した回転多面鏡14の偏向点と被走査面18と
の間には、副走査方向に光学的な共役関係が設定されて
おり、回転多面鏡14の反射面が回転多面鏡14の回転
軸に対して副走査方向にぶれを有していても、被走査面
18上で副走査方向の焦点移動が最小になる。FIG. 2 is a perspective view of an optical scanning device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a plan view and a front view of the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention. Light source 1
The scanned beam from 0 is the collimating lens 1
1, through a slit 12 and a cylindrical lens 13, the light is incident on a rotary polygon mirror 14 in a state parallel to the main scanning direction and converged in the sub-scanning direction. The rotary polygon mirror 14 deflects the incident light beam at a constant angular velocity. The deflected light beam is converged thereafter while being scanned by the scanning lens system 15 and forms a focal point on the surface 18 to be scanned. An optical conjugate relationship is set in the sub-scanning direction between the deflection point of the rotary polygon mirror 14 and the scan surface 18, and the reflection surface of the rotary polygon mirror 14 is rotated by the rotation axis of the rotary polygon mirror 14. , The focal point shift in the sub-scanning direction on the scanned surface 18 is minimized.
【0011】一般的には走査レンズ系15を構成する第
1走査レンズ16と第2走査レンズ17とがそれぞれプ
ラスチックレンズで構成されているが、プラスチックレ
ンズは、価格が低廉である反面、湿度に弱く、屈折能が
大きいほど、熱変形によって光学性能の低下が大きい、
という短所がある。本発明は、これを克服するため、熱
特性、湿度、複屈折、内部歪曲等が向上されたゼオニク
ス又はアトン材質のプラスチックを使用する。そして、
第1走査レンズ16と第2走査レンズ17との形状は、
次のように構成される。Generally, the first scanning lens 16 and the second scanning lens 17 constituting the scanning lens system 15 are each formed of a plastic lens. However, the plastic lens is inexpensive, but has a low humidity. The weaker the refractive power, the greater the decrease in optical performance due to thermal deformation,
There is a disadvantage. In order to overcome this, the present invention uses zeonics or Aton plastics having improved thermal characteristics, humidity, birefringence, internal distortion and the like. And
The shape of the first scanning lens 16 and the second scanning lens 17 is
It is configured as follows.
【0012】走査レンズ系15の面構成は次のとおりで
ある。第1走査レンズ16の第1面16a、即ち、回転
多面鏡14側を指向する面が回転対称形非球面又は球面
で構成され、第2面16bは、主走査方向に回転軸を有
する非球面トーリック面で構成されている。また、第2
走査レンズ17の第3面17a及び第4面17bは、主
走査方向に回転軸を有する非球面トーリック面で構成さ
れている。また、走査レンズ系の光軸近傍の形状は、主
走査方向には第1面から第4面までそれぞれ凹部、凸
部、凸部、凹部に構成され、副走査方向には第1面から
第4面までそれぞれ凹部、凸部、凹部、凸部に構成され
たことを特徴とする。ここで、非球面トーリック面の形
状式は次のとおりである。The surface configuration of the scanning lens system 15 is as follows. A first surface 16a of the first scanning lens 16, that is, a surface facing the rotary polygon mirror 14 is formed of a rotationally symmetric aspherical or spherical surface, and a second surface 16b is an aspherical surface having a rotation axis in the main scanning direction. It consists of a toric surface. Also, the second
The third surface 17a and the fourth surface 17b of the scanning lens 17 are each formed of an aspheric toric surface having a rotation axis in the main scanning direction. Further, the shape of the scanning lens system in the vicinity of the optical axis includes a concave portion, a convex portion, a convex portion, and a concave portion from the first surface to the fourth surface in the main scanning direction, and the first surface to the fourth surface in the sub-scanning direction. It is characterized in that each of the four surfaces is constituted by a concave portion, a convex portion, a concave portion and a convex portion. Here, the shape formula of the aspheric toric surface is as follows.
【数2】 (Equation 2)
【数3】 (Equation 3)
【数4】 式(1)は、走査レンズ系の第1面16aの形状式であ
り、式(2),(3)は、走査レンズ系の第2面16
b,第3面17a,第4面17bの形状式である。(Equation 4) Equation (1) is a shape equation of the first surface 16a of the scanning lens system, and equations (2) and (3) are equations of the second surface 16a of the scanning lens system.
b, the third surface 17a, and the fourth surface 17b.
【0013】ただし、x,yは、X,Y軸上の任意の点
(図2参照)、式(1)のzは、回転対称形非球面の任
意の点からXY平面までの光軸方向の距離(SAG量)
を示し、式(3)のzは、非球面トーリックの任意の点
からXY平面までの光軸方向の距離(SAG量)を示
し、Zyは、非球面トーリックの任意の点からY軸まで
の光軸方向の距離(図4参照)、Rは光軸近傍の主走査
の曲率半径、R´は副走査の曲率半径、kは円錐曲面係
数、Aは4次の非球面係数、Bは6次の非球面係数、C
は8次の非球面係数を示す。ここで、K=A=B=C=
0である場合、数式1は球面をあらわす。Here, x and y are arbitrary points on the X and Y axes (see FIG. 2), and z in equation (1) is an optical axis direction from an arbitrary point on the rotationally symmetric aspheric surface to the XY plane. Distance (SAG amount)
Where z in equation (3) indicates the distance (SAG amount) in the optical axis direction from any point on the aspheric toric to the XY plane, and Zy is the distance from any point on the aspheric toric to the Y axis. The distance in the optical axis direction (see FIG. 4), R is the radius of curvature of the main scanning near the optical axis, R 'is the radius of curvature of the sub-scanning, k is the conic surface coefficient, A is the fourth order aspherical coefficient, and B is 6 The next aspheric coefficient, C
Denotes an eighth-order aspheric coefficient. Here, K = A = B = C =
If 0, Equation 1 represents a spherical surface.
【0014】本発明は、走査光学系にて第1走査レンズ
及び第2走査レンズの主走査方向の焦点距離をそれぞれ
f1,f2とするとき、 0.3<|f1/f2|<0.5 の条件を満たす。According to the present invention, when the focal lengths of the first scanning lens and the second scanning lens in the main scanning direction in the scanning optical system are f1 and f2, respectively, 0.3 <| f1 / f2 | <0.5 Satisfies the condition.
【0015】また、走査光学系にて第1走査レンズ及び
第2走査レンズの副走査方向の焦点距離をそれぞれf1
´,f2´とするとき、 1.0<|f1´/f2´|<2.0 の条件を満たす。In the scanning optical system, the focal lengths of the first scanning lens and the second scanning lens in the sub-scanning direction are each set to f1.
, F2 ', the condition 1.0 <| f1' / f2 '| <2.0 is satisfied.
【0016】また、走査光学系にて第1走査レンズの主
走査方向の焦点距離をf1、副走査方向の焦点距離をf
1´とするとき、 1.8<|f1/f1´|<2.8 の条件を満たす。In the scanning optical system, the focal length of the first scanning lens in the main scanning direction is f1, and the focal length in the sub-scanning direction is f.
When 1 ′, the condition of 1.8 <| f1 / f1 ′ | <2.8 is satisfied.
【0017】また、走査光学系にて第2走査レンズの主
走査方向の焦点距離をf2、副走査方向の焦点距離をf
2´とするとき、 7.5<|f2/f2´|<10.5 の条件を満たす。In the scanning optical system, the focal length of the second scanning lens in the main scanning direction is f2, and the focal length in the sub-scanning direction is f.
2 ′, the condition of 7.5 <| f2 / f2 ′ | <10.5 is satisfied.
【0018】上記のように構成された走査レンズ系は、
広角でf・θ特性と被走査面の像面湾曲が良好に補正さ
れ、また、走査レンズ面又は走査レンズ間の偏心及びチ
ルト誤差による被走査面での光学性能の低下が最小にな
る。このとき、非球面のトーリック面は、すべて主走査
方向を回転軸とする面であることから、精密な形状の金
型加工が容易であり、比較的、面形状が単純であるた
め、射出成形が容易である。また、走査レンズ間の適切
な屈折能分配(焦点距離の逆数)によって温度変化によ
る焦点移動を最小にすることができる。The scanning lens system configured as described above includes:
The f · θ characteristic and the curvature of field of the scanned surface are favorably corrected at a wide angle, and the deterioration of the optical performance on the scanned surface due to eccentricity and tilt error between the scanning lenses or the scanning lenses is minimized. At this time, since the aspherical toric surface is a surface whose rotation axis is the main scanning direction, it is easy to mold a precise shape, and since the surface shape is relatively simple, injection molding is performed. Is easy. In addition, a proper refractive power distribution (reciprocal of the focal length) between the scanning lenses can minimize the focus movement due to a temperature change.
【0019】本発明の実施形態1の設計データは次のと
おりである。The design data of the first embodiment of the present invention is as follows.
【表1】 また、本発明の実施形態1は、光源の使用波長が78
6.5nmであり、回転多面鏡の入射角が80.0°
(図2参照)である。そして、回転多面鏡の最大走査角
(θ)は、±45°であり、走査レンズの焦点距離
(f)は、136mmであり、回転多面鏡の偏向点
(p)から被走査面までの距離は185.0mmである
(図3b参照)。また、回転多面鏡は6面であり、その
内接円の直径はφ34.64mmであり、スリットの大
きさは2.6(主走査方向)×1.5(副走査方向)で
ある。[Table 1] In the first embodiment of the present invention, the operating wavelength of the light source is 78
6.5 nm, and the angle of incidence of the rotating polygon mirror is 80.0 °
(See FIG. 2). The maximum scanning angle (θ) of the rotary polygon mirror is ± 45 °, the focal length (f) of the scanning lens is 136 mm, and the distance from the deflection point (p) of the rotary polygon mirror to the surface to be scanned. Is 185.0 mm (see FIG. 3b). The rotating polygon mirror has six surfaces, the diameter of the inscribed circle is φ34.64 mm, and the size of the slit is 2.6 (main scanning direction) × 1.5 (sub scanning direction).
【0020】また、第1走査レンズ及び第2走査レンズ
の主走査方向の焦点距離をそれぞれf1,f2とすると
き、f1/f2=0.44であり、第1走査レンズ及び
第2走査レンズの副走査方向の焦点距離をそれぞれf1
´,f2´とするとき、 f1´/f2´=1.39で
あり、 f1/f1´=2.52であり、 f2/f2´
=7.94である。When the focal lengths of the first scanning lens and the second scanning lens in the main scanning direction are f1 and f2, respectively, f1 / f2 = 0.44, and the first scanning lens and the second scanning lens have the same focal length. The focal length in the sub-scanning direction is f1
Where f1 ′ / f2 ′ = 1.39, f1 / f1 ′ = 2.52, and f2 / f2 ′
= 7.94.
【0021】本発明の実施形態1によって示される像面
湾曲及びf・θ特性、即ちThe curvature of field and the f · θ characteristics shown by the first embodiment of the present invention, that is,
【数5】 は、図5及び図6のとおりである。(Equation 5) Are as shown in FIG. 5 and FIG.
【0022】図7a,bは、本発明の実施形態2の光走
査装置の平面図及び正面図であり、この設計データは次
のとおりである。FIGS. 7A and 7B are a plan view and a front view, respectively, of the optical scanning device according to the second embodiment of the present invention. The design data is as follows.
【表2】 また、本発明の実施形態2は、光源の使用波長が78
6.5nmであり、回転多面鏡の入射角が80.0°
(図2参照)である。そして、回転多面鏡の最大走査角
(θ)は、±45°であり、走査レンズの焦点距離
(f)は、136.0mmであり、回転多面鏡の偏向点
(p)から被走査面までの距離は185.0mmである
(図3b参照)。また、回転多面鏡は6面であり、その
内接円の直径はφ34.64mmであり、スリットの大
きさは2.6(主走査方向)×1.5(副走査方向)で
ある。[Table 2] In the second embodiment of the present invention, the operating wavelength of the light source is 78
6.5 nm, and the angle of incidence of the rotating polygon mirror is 80.0 °
(See FIG. 2). The maximum scanning angle (θ) of the rotary polygon mirror is ± 45 °, the focal length (f) of the scanning lens is 136.0 mm, and the distance from the deflection point (p) of the rotary polygon mirror to the surface to be scanned. Is 185.0 mm (see FIG. 3b). The rotating polygon mirror has six surfaces, the diameter of the inscribed circle is φ34.64 mm, and the size of the slit is 2.6 (main scanning direction) × 1.5 (sub scanning direction).
【0023】また、第1走査レンズ及び第2走査レンズ
の主走査方向の焦点距離をそれぞれf1,f2とすると
き、f1/f2=0.35であり、第1走査レンズ及び
第2走査レンズの副走査方向の焦点距離をそれぞれf1
´,f2´とするとき、 f1´/f2´=1.71で
あり、 f1/f1´=2.03であり、 f2/f2´
=10.04である。When the focal lengths of the first scanning lens and the second scanning lens in the main scanning direction are f1 and f2, respectively, f1 / f2 = 0.35, and the first scanning lens and the second scanning lens have the same focal length. The focal length in the sub-scanning direction is f1
Where f1 ′ / f2 ′ = 1.71, f1 / f1 ′ = 2.03, and f2 / f2 ′
= 10.04.
【0024】本発明の実施形態2によって示される像面
湾曲及びf・θ特性、即ちThe field curvature and the f · θ characteristic shown by the second embodiment of the present invention, that is,
【数6】 は、図8及び図9のとおりである。(Equation 6) Are as shown in FIG. 8 and FIG.
【0025】本発明の実施形態1,2によれば、回転多
面鏡14側を指向する第1走査レンズ16の第1面16
aは、主走査及び副走査方向に凹んだ形状であり、第2
面16bは主走査及び副走査方向に膨らんだ形状であ
る。そして、被走査面18側を指向する第2走査レンズ
17の第3面17aは、主走査方向に膨らんだ形状であ
り、副走査方向に凹んだ形状であって、第4面17bは
主走査方向に凹んだ形状であり、副走査方向に膨らんだ
形状である。According to the first and second embodiments of the present invention, the first surface 16 of the first scanning lens 16 pointing toward the rotary polygon mirror 14 is used.
a is a shape depressed in the main scanning and sub-scanning directions.
The surface 16b has a shape bulging in the main scanning and sub-scanning directions. The third surface 17a of the second scanning lens 17 pointing toward the surface to be scanned 18 has a shape bulging in the main scanning direction and a shape concave in the sub-scanning direction, and the fourth surface 17b has a shape corresponding to the main scanning direction. The shape is concave in the direction and swells in the sub-scanning direction.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり、本発明の
走査レンズ系をレーザービームプリンタのような画像形
成装置等に適用すると、環境変化、レンズ制作時の製作
誤差、ユニットでの組立誤差等による光学性能低下を最
小化することができ、金型及び射出成形も比較的に容易
で、低価格のレンズを大量生産することが可能である。As described in detail above, when the scanning lens system of the present invention is applied to an image forming apparatus such as a laser beam printer, environmental changes, manufacturing errors during lens manufacturing, assembly errors in units, etc. , The deterioration of the optical performance due to the above can be minimized, the mold and the injection molding are relatively easy, and it is possible to mass produce low-cost lenses.
【図1】 a,bは従来の光走査装置を示す平面図であ
る。1A and 1B are plan views showing a conventional optical scanning device.
【図2】 本発明の実施形態1における光走査装置を示
す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention.
【図3】 a,bは、実施形態1における光走査装置を
示す平面図及び正面図である。FIGS. 3A and 3B are a plan view and a front view illustrating the optical scanning device according to the first embodiment. FIGS.
【図4】 走査レンズの光軸方向における距離及び焦点
距離をあらわす線図である。FIG. 4 is a diagram showing a distance and a focal length of a scanning lens in an optical axis direction.
【図5】 実施形態1における主走査及び副走査の像面
湾曲を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating curvature of field in main scanning and sub-scanning according to the first embodiment.
【図6】 実施形態1における走査レンズのf・θ特性
を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating f · θ characteristics of the scanning lens according to the first embodiment.
【図7】 a,bは、本発明の実施形態2における光走
査装置を示す平面図及び正面図である。FIGS. 7A and 7B are a plan view and a front view illustrating an optical scanning device according to a second embodiment of the present invention.
【図8】 実施形態2における主走査及び副走査の像面
湾曲を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating curvature of field in main scanning and sub-scanning according to the second embodiment.
【図9】 実施形態2における走査レンズのf・θ特性
を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing f · θ characteristics of the scanning lens according to the second embodiment.
10…光源、11…コリメーティングレンズ、12…ス
リット、13…シリンドリカルレンズ、14…回転多面
鏡、15…走査レンズ系、16…第1走査レンズ、16
a…第1面、16b…第2面、17…第2走査レンズ、
17a…第3面、17b…第4面、18…被走査面。Reference Signs List 10 light source, 11 collimating lens, 12 slit, 13 cylindrical lens, 14 rotating polygon mirror, 15 scanning lens system, 16 first scanning lens, 16
a: first surface, 16b: second surface, 17: second scanning lens,
17a: third surface, 17b: fourth surface, 18: surface to be scanned.
Claims (10)
光を走査する光源と、 前記光源からの走査される光線を平行光に変えるコリメ
ータレンズと、 前記コリメータレンズを経た平行光のなかで走査時必要
な一部分のみを通過させるスリットと、 前記スリットを通過した平行光を副走査方向に収斂させ
るシリンダレンズと、 前記シリンダレンズを介しつつ、主走査方向に平行であ
り、副走査方向に収斂された光が入射されると、その光
が一定の角度を有する状態で偏向されるように高速に回
転される回転多面鏡と、 前記回転多面鏡によって偏向された光線が入射される
と、その光線を主走査及び副走査方向に収斂させ、被走
査面に結像させる走査レンズ系とを備え、 前記走査レンズ系はプラスチック材質の第1走査レンズ
と第2走査レンズとの2枚からなり、前記第1走査レン
ズの第1面が回転対称形非球面である一方、第1走査レ
ンズの第2面と第2走査レンズの第3面及び第4面とは
主走査方向に回転軸を有する非球面トーリック面に構成
されたことを特徴とする光走査装置。1. A light source that scans light modulated from a laser diode, a collimator lens that converts a light beam scanned from the light source into parallel light, and a light source that is required for scanning among parallel light passing through the collimator lens. A slit that passes only a part of the light, a cylinder lens that converges parallel light that has passed through the slit in the sub-scanning direction, and light that is parallel to the main scanning direction and converges in the sub-scanning direction while passing through the cylinder lens. When a light is deflected by the rotating polygon mirror, the rotating polygon mirror is rotated at a high speed so that the light is deflected at a certain angle. A scanning lens system that converges in the scanning and sub-scanning directions and forms an image on a surface to be scanned, wherein the scanning lens system is a first scanning lens and a second scanning lens made of a plastic material And the first surface of the first scanning lens is a rotationally symmetric aspherical surface, while the second surface of the first scanning lens and the third and fourth surfaces of the second scanning lens are mainly An optical scanning device comprising an aspheric toric surface having a rotation axis in a scanning direction.
走査方向に第1面から第4面までそれぞれ凹部、凸部、
凸部、凹部に構成されたことを特徴とする請求項1に記
載の光走査装置。2. The shape of the scanning lens in the vicinity of the optical axis includes a concave portion, a convex portion, and a first surface to a fourth surface in the main scanning direction.
The optical scanning device according to claim 1, wherein the optical scanning device includes a convex portion and a concave portion.
走査方向に第1面から第4面までそれぞれ凹部、凸部、
凹部、凸部に構成されたことを特徴とする請求項1に記
載の光走査装置。3. The shape of the scanning lens in the vicinity of the optical axis includes a concave portion, a convex portion, and a first surface to a fourth surface, respectively, in the sub-scanning direction.
The optical scanning device according to claim 1, wherein the optical scanning device includes a concave portion and a convex portion.
光を走査する光源と、 前記光源からの走査される光線を平行光に変えるコリメ
ータレンズと、 前記コリメータレンズを経た平行光のなかで走査時必要
な一部分のみを通過させるスリットと、 前記スリットを通過した平行光を副走査方向に収斂させ
るシリンダレンズと、 前記シリンダレンズを介しつつ、主走査方向に平行であ
り、副走査方向に収斂された光が入射されると、その光
が一定の角度を有する状態で偏向されるように高速に回
転される回転多面鏡と、 前記回転多面鏡によって偏向された光線が入射される
と、その光線を主走査及び副走査方向に収斂させ、被走
査面に結像させる走査レンズ系とを備え、 前記走査レンズ系はプラスチック材質の第1走査レンズ
と第2走査レンズとの2枚からなり、前記第1走査レン
ズの第1面が球面である一方、第1走査レンズの第2面
と第2走査レンズの第3面及び第4面とは主走査方向に
回転軸を有する非球面トーリック面に構成されたことを
特徴とする光走査装置。4. A light source for scanning light modulated light from a laser diode, a collimator lens for converting a light beam scanned from the light source into parallel light, and a light source for scanning among parallel light passing through the collimator lens. A slit that passes only a part of the light, a cylinder lens that converges parallel light that has passed through the slit in the sub-scanning direction, and light that is parallel to the main scanning direction and converges in the sub-scanning direction while passing through the cylinder lens. When a light is deflected by the rotating polygon mirror, the rotating polygon mirror is rotated at a high speed so that the light is deflected at a certain angle. A scanning lens system that converges in the scanning and sub-scanning directions and forms an image on a surface to be scanned, wherein the scanning lens system is a first scanning lens and a second scanning lens made of a plastic material And the first surface of the first scanning lens is spherical, while the second surface of the first scanning lens and the third and fourth surfaces of the second scanning lens rotate in the main scanning direction. An optical scanning device comprising an aspheric toric surface having an axis.
走査方向に第1面から第4面までそれぞれ凹部、凸部、
凸部、凹部に構成されたことを特徴とする請求項4に記
載の光走査装置。5. The shape of the scanning lens near the optical axis includes a concave portion, a convex portion, and a first surface to a fourth surface, respectively, in the main scanning direction.
The optical scanning device according to claim 4, wherein the optical scanning device includes a convex portion and a concave portion.
走査方向に第1面から第4面までそれぞれ凹部、凸部、
凹部、凸部に構成されたことを特徴とする請求項4に記
載の光走査装置。6. The shape of the scanning lens in the vicinity of the optical axis includes a concave portion, a convex portion, and a first surface to a fourth surface, respectively, in the sub-scanning direction.
The optical scanning device according to claim 4, wherein the optical scanning device includes a concave portion and a convex portion.
び第2走査レンズの主走査方向の焦点距離をそれぞれf
1,f2とするとき、 0.3<|f1/f2|<0.5 の条件を満たすことを特徴とする請求項1又は請求項4
に記載の光走査装置。7. The scanning lens system, wherein the focal lengths of the first scanning lens and the second scanning lens in the main scanning direction are respectively f
5. The condition of 0.3 <| f1 / f2 | <0.5 is satisfied when 1 and f2 are satisfied. 5.
3. The optical scanning device according to claim 1.
び第2走査レンズの副走査方向の焦点距離をそれぞれf
1´,f2´とするとき、 1.0<|f1´/f2´|<2.0 の条件を満たすことを特徴とする請求項1又は請求項4
に記載の光走査装置。8. The focal length of the first scanning lens and the second scanning lens in the sub-scanning direction in the scanning lens system is set to f.
5. The condition of 1.0 <| f1 ′ / f2 ′ | <2.0 when 1 ′ and f2 ′ is satisfied. 5.
3. The optical scanning device according to claim 1.
主走査方向の焦点距離をf1、副走査方向の焦点距離を
f1´とするとき、 1.8<|f1/f1´|<2.8 の条件を満たすことを特徴とする請求項1又は請求項4
に記載の光走査装置。9. When the focal length of the first scanning lens in the scanning lens system in the main scanning direction is f1 and the focal length in the sub-scanning direction is f1 ′, 1.8 <| f1 / f1 ′ | <2. 6. The condition of claim 1 or claim 4, wherein the following condition is satisfied.
3. The optical scanning device according to claim 1.
の主走査方向の焦点距離をf2、副走査方向の焦点距離
をf2´とするとき、 7.5<|f2/f2´|<10.5 の条件を満たすことを特徴とする請求項1又は請求項4
に記載の光走査装置。10. When the focal length in the main scanning direction of the second scanning lens in the scanning lens system is f2 and the focal length in the sub-scanning direction is f2 ′, 7.5 <| f2 / f2 ′ | <10. 5. The method according to claim 1 or 4, wherein the following condition is satisfied.
3. The optical scanning device according to claim 1.
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